Второй составной частью прибора является часовой механизм, долженствующий приводить записывающий цилиндр в равномерное вращение. Практической механике не удалось еще доселе строго разрешить эту задачу. Насколько совершенно удается сооружать часовые механизмы с прерывистым ходом, настолько плохо обстоит ело с теми, которые предназначены для непрерывного равномерного вращения. Правда, можно так установить конический маятник обычно употребляемый в качестве регулятора хода, что время его полного обеда будет оставаться весьма постоянным. Надо только сделать его настолько тяжелым, чтобы он при вращении посредством часового механизма описывал лишь очень малые круги около вертикальной линии. Но, к сожалению, ничем нельзя поручиться за равномерность движения в пределах каждого отдельного обегу. Дела в том, что в зависимости от силы и направления первого толчка, маятник может- описывать вокруг вертикали то круги, то эллипсы; в последнем случае он, а с ним и весь часовой механизм вертятся быстрее в тех, точках пути, где он подходит ближе к вертикали, и медленнее там, где он удален от нее. Скорости вращения в различных точках пути относятся между собой как квадраты расстояний от вертикали; поэтому они могут быть очень различными уже при слабой эллиптичности. Если, напр., оси эллипса относятся одна к другой, то скорость вращения на концах короткой оси будет вдвое большей, чем на концах длинной. Там, где, как у ки-миографа, один оборот записывающего цилиндра соответствует многим оборотам маятника, небольшие периодические уменьшения возрастания скорости вращения цилиндра не наносят существенного ущерба. Но нашими опытами предъявляются более строгие требования. Цилиндр описываемого прибора совершает шесть оборотов в секунду. Следовательно, при наличии конического маятника, раскачивающегося по эллипсу с временем обегу в одну секунду, время полного-оборота цилиндра будет попеременно становиться то большим, то меньшим. А наши опыты требуют, чтобы колебания в скорости вращения цилиндра не превышали 1/100 всей величины. Такая ошибка могла бы возникнуть тогда, когда отношение большой оси эллиптического пути маятника к малой составляло 201 к 200. Мы не имеем возможности ни распознать, ни избежать столь малых уклонений от круга при коническом маятнике. Правда, соединенное-воздействие трения и тяжести переводит постепенно раскачивающийся по эллипсу маятник на круговой путь; но это при том условии, если система колес и способ укрепления маятника не привносят по его пути периодически повторяющихся неравномерностей. Последнее же является почти неустранимым, особенно при обычном способе подвеса маятника на двух направленных под прямым углом друг к другу остриях. Дело в том, что тогда моменты вращения и трение при вращении маятника должны были бы быть одинаковы для обоих остриев. Первое можно бы было осуществить при помощи особых вспомогательных средств, последнее едва ли.
При таком положении вещей дело с нашими опытами обстояла бы плохо, но, к счастью, вполне определенная точность в скорости вращения нам требуется всего лишь на очень небольшой промежуток времени от 1/6 до 1/3 секунды. Поэтому если даже скорость вращения часового механизма и обнаруживает медленные колебания, то нам нечего их опасаться, мы должны только знать те моменты, когда она достигает требуемой величины. Вследствие этого я отказался от конического маятника, как регулятора часового механизма, но сохранил его в измененном виде, как средство, дающее возможность следить за скоростью вращения. Кроме того, я приспособил часовой механизм таким образом, что изменения в его ходе могли происходить лишь очень медленно. С этой целью н& оси ж, несущей на себе записывающий цилиндр J», укреплен тяжелый, налитый свинцом диск, весом в один фунт. В следствие большой инерции этого диска, скорость его вращения, при незначительных приростах или уменьшениях движущей силы часового механизма, изменяется очень медленно. Сверху ось ж удерживается на подшипнике, расположенном между записывающим цилиндром и диском в прочной латунной балке; лишь поперечный разрез. Снизу ось заканчивается острием к, упирающимся в коническое углубление в верхнем конце винта v. На нижней стороне диска укреплены два крыла, которые ходят в круглом желобе LMML, частью заполненном маслом. Крылья могут поворачиваться вокруг вертикальной оси, проходящей через диск и устанавливающейся сверху у п при помощи особого ключа. Желоб LMML сможет устанавливаться выше или ниже; с этой целью в середине диска, образующего дно желоба, укреплена гайка передвигающаяся по винтовой нарезке, нанесенной на внешней стороне трубки NJS. Меняя установку крыльев м и желоба, можно в довольно широких пределах изменять и регулировать как угодно сопротивление, оказываемое маслом движению крыльев, а тем самым и скорость вращения часового механизма. Я предпочел крылья, движущиеся в масле, обычно применяемым в качестве тормоза ветряным крыльям потому, что они достигали тех же результатов при гораздо меньшей величине.
Ось ж несет на своем нижнем конце шестерню зубцов, которые захватываются колесом и зубцами. На удлиненной книзу оси этого колеса укреплена горизонтально поперечная ось, При покойном свисании шаров угол равен 4°. Из формулы следует, что для того, чтобы шары расходились при скорости в оборота в секунду, длина ординарного маятника должна равняться 111 мм. Примерно таким было установлено расстояние между центрами шаров и точкой подвеса, после чего оно удлинялось при помощи гаек до тех пор, пока часовой механизм не совершал требуемого числа оборотов при очень малом удалении шаров друг от друга. Для этого требовалось опустить шары еще на несколько миллиметров.
Далее из выше приведены формулы вытекает, что, когда скорость вращения превышает всего на 1/400 часть ту, при которой шары начали расходиться, угол увеличивается до 7°, таким образом, уже тогда расстояние между шарами превышает длину их радиуса. Если теперь подобрать для опыта такие промежутки времени, при которых шары расходятся менее, чем на величину их радиуса, то можно быть уверенным, что скорость вращения в различных опытах колебалась менее чем на 1/400 своей величины.
Остальная часть часового механизма, не изображенная здесь, состоит только из системы колес для умножения движения и движущего груза. Хотя система колес сделана очень хорошо и точно и были предусмотрены все обстоятельства, способные обеспечить равномерный ход, все же скорость хода непрерывно подвергается медленным колебаниям как в сторону повышения, так и понижения; насколько можно судить по движениям шаров, колебания достигают примерно 1/50 части всей величины.
к которой подвешены маховые шары. Последние образуют конический маятник, служащий для измерения скорости. Когда прибор находится в покое, они свешиваются рядом; когда же он приведен в движение и достигает известной скорости они удаляются друг от друга, притом тем больше, чем быстрее вращается механизм. Мы можем приближенно допустить, что вся масса шаров сосредоточена в их центре тяжести, так что каждый из них соответствует при своем движении простому маятнику, длина которого I равна расстоянию между центром тяжести и точкой подвеса. Обозначим далее через д—силу тяготения, через время оборота, и через угол, образуемый с одной стороны линиями соединения центров шаров с точками их подвеса, с другой стороны вертикалью.
(Пока оценок нет)